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バニリン糖に含まれるバニリンの量は?

はじめに

多くの人が、バニラの暖かくフローラルな甘い香りをとても心地よいと感じる。したがって、バニラが最も頻繁に使われるフレーバーのひとつであるのも不思議ではない。アイスクリームやお菓子、デザートにバニラは欠かせない。そのため、ケーキやクッキーにもよく使われている。

お菓子作りには、バニラ・シュガーやバニリン・シュガーの形で使われることが多い。以下では、この2種類のフレーバー・シュガーがどのように違うのか、また、市販のバニラ・シュガーのパッケージに含まれるバニリンの量を示差走査熱量計(DSC)を使ってどのように測定できるのかをご紹介します。

バニラに関する一般情報

バニラは非常に複雑な香料である。これまでに200種類以上の香味活性物質が見つかっている。主な香料成分はバニリンで、化学的には4-ヒドロキシ-3-メトキシベンズアルデヒドとして知られている。

ご存知でしたか?バニリンは食品以外にも、化粧品や医薬品の添加物としてもよく使われています。合計で、約18,000種類の消費財に風味を与えている[1]。

バニリンの年間世界需要は15,000トンと推定されている。しかし、バニラビーンズ(実際にはバニラカプセル)から抽出できるのは約35トンである。

[1].バニラ植物の栽培は非常に難しく、カプセルのバニリン含有量は通常2.5%未満である。

[2].そのため、入手可能なバニリンのほとんどは、合成または微生物学的に生産されたものである[1]。

バニラシュガーかバニリンシュガーか?

純粋なバニリンは白色の粉末で、2つの異なる結晶形がある:フォームIとフォームIIである。形態Iの方が熱力学的により安定で、融解エンタルピー(融解熱)22.4 kJ/molまたは147 J/gで82℃で融解する[4, 5]。そのため、バニリンも融解温度標準物質として認証されています。

BLLガイドライン[3]に従い、ドイツのバニリン糖は、製造直後の総含有量8gあたり少なくとも0.1gのバニリン、すなわち1.25%を含有しなければならない。この含有量は、消費期限(または賞味期限)までに0.085g(=1.06%)まで減少する可能性がある。

融点標準としてのバニリン

純粋なバニリンは白色の粉末で、2つの異なる結晶形がある:フォームIとフォームIIである。形態Iの方が熱力学的に安定で、融解エンタルピー(融解熱)22.4 kJ/molまたは147 J/gで82℃で融解する[4, 5]。そのため、バニリンも融解温度認証標準物質として入手可能である。

図1は、純粋なバニリンのDSC測定結果である。外挿された融解開始温度と計算された融解熱は、いずれも理論値とよく一致しています。

純粋なバニリンの示差走査熱量測定(DSC)曲線は83℃にピークを示し、熱挙動と比熱容量を示す。
1) 純バニリンのDSC測定:試料質量: 4.試料質量:49 mg、穴あき蓋付きアルミニウム容器、加熱速度:10 K/分、窒素雰囲気:10K/min、窒素雰囲気

バニリン糖のバニリン

図2は、市販のバニリン糖試料のDSC測定結果である。バニリン(外挿オンセット温度:81.8℃)と糖(外挿オンセット温度:184.2℃)の融解範囲が大きく異なるため、2つの成分は容易に区別できる。

バニリンとスクロースの熱挙動を示すDSC分析グラフで、主要な温度ポイントとヒートフローデータを強調表示。
2) 市販のバニリン糖のDSC測定;試料質量: 5.試料質量:29 mg、穴あき蓋付きアルミニウム容器、加熱速度:10 K/分、窒素雰囲気:10K/min、窒素雰囲気

この実験で測定されたバニリンの融解熱と純物質の融解エンタルピーを比較することにより、約1.6%のバニリン含量が計算される。

代表的な結果を得るために、バニリン糖の小袋から合計10個の試料を採取し、5.1mgから6.1mgの間の試料量で測定した(ここには示していない)。バニリンの平均含有率は約1.86%で、要求される最低含有率よりわずかに高い。

結論

混合物の成分の特徴的な作用が十分に離れていて、関連する温度とピーク面積が独立して計算できるように、互いに関連しない場合は、DSCを使用して、純粋な材料のデータと比較することにより、それぞれの含有量を推定することができます。

バニリン糖に含まれるバニリンの割合は低い(2%未満)にもかかわらず、その量はケーキやクッキーに望ましい風味を与えるのに十分である。

Literature

  1. [1]
    アロマウィッセン・コンパクト-アロマストッフ・バニリン、ドイツ・アロマ産業協会(Deutscher Verband der Aromenindustrie e.V.
  2. [2]
    バニリンはどこから来て、そしてどうすればその名を知られるのか?ドイツアロマ産業協会会報
  3. [3]
    Richtlinie für Vanille-Zucker und Vanillin-Zucker (2007), Bund für Lebensmittelrecht und Lebensmittelkunde e.V. (2007).
  4. [4]
    ウィキペディア
  5. [5]
    NIST化学ウェブブックhttps://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C121335&Units=SI&Mask=4#Thermo-Phase
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